RU2465362C1 - Износостойкий чугун - Google Patents
Износостойкий чугун Download PDFInfo
- Publication number
- RU2465362C1 RU2465362C1 RU2011124798/02A RU2011124798A RU2465362C1 RU 2465362 C1 RU2465362 C1 RU 2465362C1 RU 2011124798/02 A RU2011124798/02 A RU 2011124798/02A RU 2011124798 A RU2011124798 A RU 2011124798A RU 2465362 C1 RU2465362 C1 RU 2465362C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wear
- cast iron
- iron
- molybdenum
- vanadium
- Prior art date
Links
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 9
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 8
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 6
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 7
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 5
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910001141 Ductile iron Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 abstract 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- -1 molybdenum carbides Chemical class 0.000 description 5
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 3
- ZLANVVMKMCTKMT-UHFFFAOYSA-N methanidylidynevanadium(1+) Chemical class [V+]#[C-] ZLANVVMKMCTKMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 2
- DSMZRNNAYQIMOM-UHFFFAOYSA-N iron molybdenum Chemical compound [Fe].[Fe].[Mo] DSMZRNNAYQIMOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001268 Ferrocerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области литейного производства, в частности к износостойким чугунам с шаровидным графитом для производства мелющих элементов для смесеприготовительного оборудования, подвергающихся ударно-абразивному износу, например, при приготовлении асфальта и бетона. Износостойкий чугун с шаровидным графитом содержит, мас.%: углерод 3,0-4,6; кремний 1,5-3,5; марганец 0,2-0,8; никель 3,0-5,0; бор 0,06-0,40; ванадий 3,0-6,0; медь 0,2-0,8; алюминий 0,1-0,7; церий 0,02-0,20; магний 0,02-0,08; молибден 4,0-6,0; кальций 0,06-0,80; сера 0,01-0,03; фосфор 0,02-0,08; железо - остальное. Техническим результатом является повышение стойкости литого чугуна с шаровидным графитом в условиях ударно-абразивного износа. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к области литейного производства, в частности к износостойким чугунам для производства деталей машин и оборудования, подвергающихся ударно-абразивному износу, например деталей смесеприготовительной системы изготовления асфальта, бетона и т.п.
Известен износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий, мас.%: углерод 3,8-4,5; кремний 2,5-4,5; ванадий 3,5-4,5; медь 0,1-1,5; никель 0,1-2,0; марганец до 0,8; сера до 0,1; фосфор до 0,15; хром до 0,01; магний до 0,05; РЗМ до 0,05; железо - остальное [1].
Указанный износостойкий чугун обладает требуемыми свойствами только после сложной термической термообработки.
Известен износостойкий чугун с шаровидным графитом, выбранный в качестве прототипа по содержанию входящих компонентов и имеющий следующий состав, мас.%: углерод 2,8-4,0; кремний 1,5-3,5; ванадий 3,0-8,0; медь 0,2-0,8; никель 3,0-5,0; марганец 0,2-1,0; магний 0,02-0,1; алюминий 0,1-0,4; церий 0,03-0,2; кальций 0,05-0,2; бор 0,2-0,4; железо - остальное [2].
Указанный износостойкий чугун с шаровидным графитом, литая металлическая основа которого содержит карбиды ванадия и мартенсит, обладает недостаточной ударно-абразивной стойкостью при приготовлении асфальта и бетона.
Задачей предложенного изобретения является создание износостойкого чугуна с шаровидным графитом с более высокой твердостью в литом состоянии для работы в условиях ударно-абразивного износа.
Технический результат, достигаемый при реализации предложенного технического решения, состоит в повышении ударно-абразивной стойкости чугуна в литом состоянии за счет образования в его структуре твердых карбидов молибдена, которые совместно с карбидами ванадия существенно повысят твердость сплава, предназначенного для изготовления износостойких отливок, например бронефутеровки, лопатки, кронштейны для смесеприготовительного оборудования.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в предложенном износостойком чугуне с шаровидным графитом, содержащем: углерод, кремний, марганец, никель, бор, ванадий, медь, алюминий, церий, магний, кальций, серу, фосфор, железо, дополнительно введен молибден, при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 3,0-4,6; кремний 1,5-3,5; марганец 0,2-0,8; никель 3,0-5,0; бор 0,06-0,40; ванадий 3,0-6,0; медь 0,2-0,8; алюминий 0,1-0,7; церий 0,02-0,20; магний 0,02-0,08; молибден 4,0-6,0; кальций 0,06-0,80; сера 0,01-0,03; фосфор 0,02-0,08; железо - остальное.
Введение в состав предложенного чугуна молибдена способствует образованию твердых карбидов молибдена типа Мо2С, благодаря которым повышается стойкость чугуна в условиях ударно-абразивного износа.
Добавка в состав предложенного чугуна молибдена менее 4% способствует образованию карбидов молибдена типа МоС, твердость которых по сравнению с твердостью карбидов молибдена типа Мо2С в 1,5 раза меньше. Увеличение содержания молибдена свыше 6% способствует образованию повышенного количества карбидов молибдена, в результате чего повышается твердость, но одновременно с этим снижаются прочностные характеристики чугуна.
Уменьшение содержания ванадия в составе предложенного чугуна с 8% до 6% позволяет снизить количество карбидов ванадия, благодаря чему появляются условия выделения в металлической основе чугуна структурно-свободного углерода в виде графита пластинчатой формы, а ввод в расплав чугуна сфероидизирующих модификаторов в виде магния, церия и кальция способствует получать графит шаровидной формы, благодаря этому существенно повышаются прочностные характеристики чугуна.
Наличие в металлической основе предложенного чугуна включений графита шаровидной формы в количестве менее 0,5% способствует образованию аустенитной структуры чугуна, которая по сравнению с мартенситной структурой менее износостойкая в условиях ударно-абразивного изнашивания. Увеличение количества включений графита шаровидной формы более 2,2% способствует образованию трооститной структуры чугуна, у которой износостойкость меньше, чем у аустенитной структуры.
Наличие в металлической основе предложенного чугуна связанного углерода в количестве менее 0,4% способствует образованию аустенитной структуры чугуна, которая по сравнению с мартенситной структурой менее износостойкая в условиях ударно-абразивного изнашивания. Увеличение концентрации связанного углерода более 3,7% способствует образованию большого количества твердых карбидов ванадия и молибдена, что ведет к существенному снижению прочности и, соответственно, ударно-абразивной стойкости чугуна.
Плавку износостойкого чугуна предложенного состава проводят в индукционных или дуговых электропечах с использованием стандартных шихтовых материалов. Легирующие элементы - никель, медь, молибден вводят в металлозавалку. После расплавления шихты и перегрева чугуна до 1480-1520°С на зеркало расплава вводят марганец, ванадий, бор и кремний. Затем присаживают алюминий и кальций (в виде 20%-ного силикокальция). Магний в составе сфероидизирующей присадки, а также церий в виде ферроцерия помещают на дно разливочного ковша перед выпуском жидкого металла из печи.
В таблице 1 приведен химический состав известного и предложенного чугунов. В таблице 2 приведены количество включений графита и карбидов, значение твердости и износостойкости в условиях ударно-абразивного износа.
Техническим результатом, как видно из данных таблицы 2, являются более высокая твердость (64-70 HRC) и относительная износостойкость (2,5-3,8) предлагаемого чугуна в сравнении с прототипом в литом состоянии.
Твердость по Роквеллу определяли в соответствии с ГОСТ 9013-59.
Износостойкость в условиях ударно-абразивного изнашивания определяли по потере массы образцов (⌀18×18 мм), после проведения 12 циклов испытания длительностью 25 минут каждая. Испытания на ударно-абразивный износ проводили на лабораторной мельнице конструкции ЦНИИТМАШ. В качестве абразива использовали кварцевый песок определенной зернистости. За эталон принимали износ образцов, изготовленных из стали 20.
Объемное количество карбидной фазы и включений графита в структуре чугуна подсчитывали планиметрическим методом в трех полях и методом случайных секущих при 500-кратном увеличении на микроскопе МИМ-8.
Применение предлагаемого износостойкого чугуна с шаровидным графитом для отливок мелющих элементов смесеприготовительного оборудования, используемого для приготовления асфальта и бетона, позволяет существенно (на 35-40%) увеличить их срок службы.
Источники информации, использованные при составлении заявки
1. А.С. СССР №322394, C22C 37/04, 1971.
2. Патент RU 2401317 C1 от 10.10.2010. Бюл. №28.
| Таблица 2 | |||||
| Номер образца, № | Чугун | Количество включений графита, % | Количество карбидов (VC+Mo2C), % | Твердость HRC | Коэффициент относительной стойкости в условиях ударно-абразивного износа |
| 1 | Предлагаемый | 0,5 | 30 | 65 | 3,0 |
| 2 | 0,5 | 33 | 68 | 3,3 | |
| 3 | 0,5 | 35 | 70 | 43,8 | |
| 4 | Прототип | 0,5 | 33 | 65 | 3,0 |
| 5 | Предлагаемый | 2,2 | 28 | 64 | 2,6 |
| 6 | 2,2 | 30 | 66 | 2,8 | |
| 7 | 2,2 | 33 | 68 | 3,0 | |
| 8 | Прототип | 2,2 | 30 | 64 | 2,5 |
Claims (2)
1. Износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, бор, ванадий, медь, алюминий, церий, магний, кальций, серу, фосфор, железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 3,0-4,6
Кремний 1,5-3,5
Марганец 0,2-0,8
Никель 3,0-5,0
Бор 0,06-0,40
Ванадий 3,0-6,0
Медь 0,2-0,8
Алюминий 0,1-0,7
Церий 0,02-0,20
Магний 0,02-0,08
Молибден 4,0-6,0
Кальций 0,06-0,80
Сера 0,01-0,03
Фосфор 0,02-0,08
Железо Остальное
2. Износостойкий чугун по п.1, отличающийся тем, что он содержит структурно-свободный углерод в виде включений графита шаровидной формы в количестве 0,5-2,2% и связанный углерод в количестве 0,4-3,7%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011124798/02A RU2465362C1 (ru) | 2011-06-20 | 2011-06-20 | Износостойкий чугун |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011124798/02A RU2465362C1 (ru) | 2011-06-20 | 2011-06-20 | Износостойкий чугун |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2465362C1 true RU2465362C1 (ru) | 2012-10-27 |
Family
ID=47147450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011124798/02A RU2465362C1 (ru) | 2011-06-20 | 2011-06-20 | Износостойкий чугун |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2465362C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2499071C1 (ru) * | 2012-11-29 | 2013-11-20 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
| RU2499072C1 (ru) * | 2012-11-29 | 2013-11-20 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
| RU2623513C1 (ru) * | 2016-10-31 | 2017-06-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
| RU2636290C1 (ru) * | 2017-02-27 | 2017-11-21 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2401317C1 (ru) * | 2009-06-30 | 2010-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Износостойкий чугун |
| RU2416660C1 (ru) * | 2010-02-12 | 2011-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Износостойкий чугун |
-
2011
- 2011-06-20 RU RU2011124798/02A patent/RU2465362C1/ru active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2401317C1 (ru) * | 2009-06-30 | 2010-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Износостойкий чугун |
| RU2416660C1 (ru) * | 2010-02-12 | 2011-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Износостойкий чугун |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2499071C1 (ru) * | 2012-11-29 | 2013-11-20 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
| RU2499072C1 (ru) * | 2012-11-29 | 2013-11-20 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
| RU2623513C1 (ru) * | 2016-10-31 | 2017-06-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
| RU2636290C1 (ru) * | 2017-02-27 | 2017-11-21 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2419666C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| Wiengmoon et al. | Microstructural and crystallographical study of carbides in 30wt.% Cr cast irons | |
| RU2384641C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| Sun et al. | Modification of carbidic austempered ductile iron with nano ceria for improved mechanical properties and abrasive wear resistance | |
| AU2011208952A1 (en) | Metal alloys for high impact applications | |
| RU2465362C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| ES2248629T3 (es) | Aleacion de fundicion esferoidal. | |
| JP2014148717A (ja) | 鋳鉄及びブレーキ部品 | |
| RU2234553C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| CN104087818A (zh) | 一种低铬合金耐磨球及其制备方法 | |
| RU2401316C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| RU2526507C1 (ru) | Износостойкий чугун с шаровидным графитом | |
| RU2445389C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| RU2416660C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| RU2452786C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| RU2448183C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| CN113265580A (zh) | 一种高氮高钒高铬耐磨合金及其制备方法 | |
| Kawalec et al. | Abrasive wear resistance of cast iron with precipitates of spheroidal VC carbides | |
| RU2451099C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| RU2511213C1 (ru) | Износостойкий чугун с шаровидным графитом | |
| RU2451100C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| Li et al. | A study of casting high‐boron high‐speed steel roll materials: Untersuchung von gegossenem hochborhaltigen Schnellarbeitsstahl als Walzenmaterial | |
| RU2365660C1 (ru) | Чугун | |
| RU2445388C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| RU2347004C1 (ru) | Литой высокобористый сплав |